ทําให้แอป Spring Boot Java ใช้งานได้ใน Kubernetes บน Google Kubernetes Engine

ทําให้แอป Spring Boot Java ใช้งานได้ใน Kubernetes บน Google Kubernetes Engine

เกี่ยวกับ Codelab นี้

อัปเดตล่าสุดเมื่อ เม.ย. 22, 2020

เขียนโดย Googler

1 ข้อควรทราบก่อนที่จะเริ่มต้น

Kubernetes เป็นโปรเจ็กต์โอเพนซอร์สที่ทํางานได้ในสภาพแวดล้อมต่างๆ มากมาย ตั้งแต่แล็ปท็อป ไปจนถึงคลัสเตอร์โหนดแบบหลายความพร้อมใช้งานสูง ตั้งแต่ระบบคลาวด์สาธารณะไปจนถึงการติดตั้งใช้งานในองค์กร และจากอินสแตนซ์เครื่องเสมือน (VM) ไปจนถึงเปลือย

ใน Codelab นี้ คุณจะทําให้เว็บแอป Spring Boot สําหรับ Java ใช้งานได้ใน Kubernetes บน GKE ได้โดยง่าย โดยมีเป้าหมายให้คุณเรียกใช้เว็บแอปเป็นแอปจําลองใน Kubernetes คุณจะใช้โค้ดที่คุณพัฒนาในเครื่อง เปลี่ยนให้เป็นอิมเมจคอนเทนเนอร์ของ Docker และเรียกใช้รูปภาพใน GKE ได้

คุณจะใช้ GKE ซึ่งเป็นบริการ Kubernetes ที่มีการจัดการครบวงจรใน Google Cloud ซึ่งจะช่วยให้คุณโฟกัสกับการใช้งาน Kubernetes ได้มากขึ้น แทนที่จะตั้งค่าโครงสร้างพื้นฐานที่สําคัญ

หากคุณสนใจที่จะเรียกใช้ Kubernetes ในเครื่องของคุณ เช่น แล็ปท็อปเพื่อการพัฒนา ให้ดู Minikube ซึ่งเสนอการตั้งค่าคลัสเตอร์ Kubernetes แบบโหนดเดียวง่ายๆ เพื่อการพัฒนาและทดสอบ คุณสามารถใช้ Minikube เพื่อเลื่อนดู Codelab ได้ตามต้องการ

Codelab จะใช้โค้ดตัวอย่างจากคําแนะนําเกี่ยวกับการสร้างแอปที่มี Spring Boot

ข้อกำหนดเบื้องต้น

• คุ้นเคยกับภาษาและเครื่องมือเขียนโปรแกรม Java
• ความรู้เกี่ยวกับเครื่องมือแก้ไขข้อความ Linux มาตรฐาน เช่น Vim, Emacs และ nano

สิ่งที่คุณจะทํา

• สร้างแพ็กเกจแอป Java แบบง่ายเป็นคอนเทนเนอร์ Docker
• สร้างคลัสเตอร์ Kubernetes ใน GKE
• ทําให้แอป Java ใช้งานได้ใน Kubernetes บน GKE
• ปรับขนาดบริการและเปิดตัวการอัปเกรด
• เข้าถึงหน้าแดชบอร์ด ซึ่งเป็นอินเทอร์เฟซผู้ใช้ Kubernetes บนเว็บ

สิ่งที่ต้องมี

• โปรเจ็กต์ Google Cloud
• เบราว์เซอร์ เช่น Google Chrome

2 การตั้งค่าและข้อกําหนด

การตั้งค่าสภาพแวดล้อมด้วยตนเอง

1. ลงชื่อเข้าใช้ Cloud Console และสร้างโปรเจ็กต์ใหม่หรือใช้โปรเจ็กต์ที่มีอยู่ซ้ํา (หากยังไม่มีบัญชี Gmail หรือ G Suite คุณต้องสร้างบัญชี)

หมายเหตุ: คุณสามารถเข้าถึง Cloud Console ได้โดยจดจํา URL ซึ่งก็คือ Console.cloud.google.com

โปรดทราบว่ารหัสโปรเจ็กต์ ซึ่งเป็นชื่อที่ไม่ซ้ํากันสําหรับโปรเจ็กต์ Google Cloud ทั้งหมด (ชื่อข้างต้นมีผู้อื่นนําไปใช้แล้ว ขออภัยในความไม่สะดวก) และจะเรียกใน Codelab นี้ว่า PROJECT_ID ในภายหลัง

หมายเหตุ: หากใช้บัญชี Gmail คุณจะปล่อยตําแหน่งเริ่มต้นไว้เป็นไม่มีองค์กรได้ หากใช้บัญชี G Suite ให้เลือกสถานที่ตั้งที่เหมาะกับองค์กร

2. จากนั้นคุณจะต้องเปิดใช้การเรียกเก็บเงินใน Cloud Console เพื่อใช้ทรัพยากรของ Google Cloud

การเรียกใช้ Codelab นี้ไม่ควรมีค่าใช้จ่ายเกิน 2-3 ดอลลาร์ แต่อาจมากกว่านั้นหากคุณตัดสินใจใช้ทรัพยากรเพิ่มเติมหรือปล่อยให้ทรัพยากรทํางาน

ผู้ใช้ใหม่ของ Google Cloud มีสิทธิ์รับช่วงทดลองใช้ฟรี$300

เปิดใช้งาน Cloud Shell

1. จาก Cloud Console ให้คลิกเปิดใช้งาน Cloud Shell

หากคุณไม่เคยเริ่มใช้งาน Cloud Shell มาก่อน ระบบจะแสดงหน้าจอตรงกลาง (ครึ่งหน้าล่าง) ที่อธิบายปัญหาหากเกิดกรณีดังกล่าวขึ้น ให้คลิกต่อไป (แล้วคุณจะไม่เห็นอีกเลย) หน้าจอแบบครั้งเดียวนี้มีลักษณะดังนี้

การดําเนินการนี้จะใช้เวลาสักครู่เพื่อจัดสรรและเชื่อมต่อกับ Cloud Shell

เครื่องเสมือนนี้โหลดด้วยเครื่องมือการพัฒนาทั้งหมดที่คุณต้องการ โดยมีไดเรกทอรีหน้าแรกขนาด 5 GB ถาวรและทํางานอยู่ใน Google Cloud ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพและการตรวจสอบสิทธิ์ของเครือข่ายได้อย่างมาก งานที่ทําใน Codelab นี้เพียงบางรายการสามารถทําได้โดยใช้เบราว์เซอร์หรือ Chromebook

เมื่อเชื่อมต่อกับ Cloud Shell แล้ว ระบบจะตรวจสอบว่าคุณผ่านการตรวจสอบสิทธิ์แล้ว และโปรเจ็กต์ได้รับการตั้งค่าเป็นรหัสโปรเจ็กต์แล้ว

2. เรียกใช้คําสั่งต่อไปนี้ใน Cloud Shell เพื่อยืนยันว่าคุณได้รับการตรวจสอบสิทธิ์

gcloud auth list

เอาต์พุตจากคําสั่ง

 Credentialed Accounts
ACTIVE  ACCOUNT
*       <my_account>@<my_domain.com>

To set the active account, run:
    $ gcloud config set account `ACCOUNT`

หมายเหตุ: เครื่องมือบรรทัดคําสั่ง gcloud เป็นเครื่องมือบรรทัดคําสั่งประสิทธิภาพสูงแบบรวมใน Google Cloud ซึ่งติดตั้งไว้ล่วงหน้าใน Cloud Shell คุณจะเห็นแท็บการสนับสนุนเสร็จสมบูรณ์ โปรดดูข้อมูลเพิ่มเติมที่หัวข้อภาพรวมของเครื่องมือบรรทัดคําสั่ง gcloud

gcloud config list project

เอาต์พุตจากคําสั่ง

[core]
project = <PROJECT_ID>

หากไม่ใช่ คุณจะตั้งค่าได้โดยใช้คําสั่งนี้

gcloud config set project <PROJECT_ID>

เอาต์พุตจากคําสั่ง

Updated property [core/project].

3 รับซอร์สโค้ด

หลังจากเปิดตัว Cloud Shell แล้ว คุณจะใช้บรรทัดคําสั่งเพื่อโคลนซอร์สโค้ดตัวอย่างในไดเรกทอรีหน้าแรกได้

$ git clone https://github.com/spring-guides/gs-spring-boot.git
$ cd gs-spring-boot/complete

4 เรียกใช้แอปในเครื่อง

1. คุณเริ่มใช้แอป Spring Boot ได้ตามปกติด้วยปลั๊กอิน Spring Boot

$ ./mvnw -DskipTests spring-boot:run

2. หลังจากแอปเริ่มทํางาน ให้คลิกแสดงตัวอย่างเว็บในแถบเครื่องมือ Cloud Shell แล้วเลือกแสดงตัวอย่างบนพอร์ต 8080

แท็บในเบราว์เซอร์จะเปิดขึ้นและเชื่อมต่อกับเซิร์ฟเวอร์ที่คุณเพิ่งเริ่มต้น

5 สร้างแพ็กเกจแอป Java เป็นคอนเทนเนอร์ Docker

ต่อไปคุณต้องเตรียมแอปของคุณให้ทํางานใน Kubernetes ขั้นตอนแรกคือการกําหนดคอนเทนเนอร์และเนื้อหาของคอนเทนเนอร์

1. สร้าง JAR ที่ทําให้ใช้งานได้กับแอป

$ ./mvnw -DskipTests package

2. เปิดใช้ Container Registry เพื่อจัดเก็บอิมเมจคอนเทนเนอร์ที่คุณจะสร้าง

$ gcloud services enable containerregistry.googleapis.com

3. ใช้ Jib เพื่อสร้างรูปภาพคอนเทนเนอร์และพุชไปยัง Container Registry

$ ./mvnw -DskipTests com.google.cloud.tools:jib-maven-plugin:build \
  -Dimage=gcr.io/$GOOGLE_CLOUD_PROJECT/hello-java:v1

4. หากไม่มีปัญหาใดๆ คุณควรดูรูปภาพคอนเทนเนอร์ที่แสดงในคอนโซลได้โดยไปที่ Container Registry &gt รูปภาพ ตอนนี้คุณมีรูปภาพ Docker ทั่วทั้งโปรเจ็กต์แล้ว ซึ่ง Kubernetes จะเข้าถึงและเรียบเรียงเป็นกลุ่มได้ภายในไม่กี่นาที

หมายเหตุ: ขณะใช้โดเมนทั่วไปสําหรับรีจิสทรี (gcr.io) คุณจะเฉพาะเจาะจงมากขึ้นว่าจะใช้โซนและที่เก็บข้อมูลใดได้อีกด้วย ดูข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่เอกสารประกอบของ Container Registry

5. เมื่อทําเสร็จแล้ว (ต้องใช้เวลาในการดาวน์โหลดและแตกข้อมูลทุกอย่างออก) คุณสามารถทดสอบรูปภาพในเครื่องโดยใช้คําสั่งต่อไปนี้ ซึ่งจะเรียกใช้คอนเทนเนอร์ Docker เป็นไดมอนด์ในพอร์ต 8080 จากอิมเมจคอนเทนเนอร์ที่คุณสร้างใหม่

$ docker run -ti --rm -p 8080:8080 \
  gcr.io/$GOOGLE_CLOUD_PROJECT/hello-java:v1

6. และใช้ประโยชน์จากฟีเจอร์ตัวอย่างเว็บของ Cloud Shell อีกครั้ง

7. คุณควรเห็นหน้าเริ่มต้นในแท็บใหม่ หลังจากยืนยันแล้วว่าแอปทํางานภายในคอนเทนเนอร์ Docker คุณสามารถหยุดคอนเทนเนอร์ที่ทํางานอยู่ได้โดยกด Control+C

6 สร้างคลัสเตอร์

คุณพร้อมสร้างคลัสเตอร์ GKE แล้ว คลัสเตอร์ประกอบด้วยเซิร์ฟเวอร์ Kubernetes API ที่จัดการโดย Google และชุดโหนดผู้ปฏิบัติงาน โหนดผู้ปฏิบัติงานคือ VM ของ Compute Engine

1. ขั้นแรก ให้เปิดใช้ฟีเจอร์ API ที่เกี่ยวข้อง

$ gcloud services enable compute.googleapis.com container.googleapis.com
Operation "operations/..." finished successfully

2. สร้างคลัสเตอร์ที่มี 2 โหนด n1-standard-1 (ใช้เวลา 2-3 นาทีจึงจะเสร็จสมบูรณ์)

$ gcloud container clusters create hello-java-cluster \
  --num-nodes 2 \
  --machine-type n1-standard-1 \
  --zone us-central1-c

คุณควรจะเห็นคลัสเตอร์ที่สร้างไว้ในตอนท้าย

Creating cluster hello-java-cluster...done.
Created [https://container.googleapis.com/v1/projects/...].
kubeconfig entry generated for hello-dotnet-cluster.
NAME                  ZONE            MASTER_VERSION  
hello-java-cluster  us-central1-c  ...

หมายเหตุ: คุณจะสร้างคลัสเตอร์ใน Cloud Console ก็ได้ หากต้องการไปยังหน้านี้ ให้คลิกเมนูการนําทาง > Kubernetes Engine > Clusters > Createคลัสเตอร์ คุณสามารถสร้างคลัสเตอร์ในโซนอื่นได้ แต่แนะนําให้อยู่ในภูมิภาคเดียวกับที่เก็บข้อมูลของพื้นที่เก็บข้อมูลที่ Container Registry ใช้

ตอนนี้คุณควรมีคลัสเตอร์ Kubernetes ที่ทํางานได้เต็มรูปแบบซึ่งขับเคลื่อนโดย GKE

ตอนนี้ได้เวลาทําให้แอปคอนเทนเนอร์ใช้งานได้บนคลัสเตอร์ Kubernetes แล้ว จากนี้ไป คุณจะใช้บรรทัดคําสั่ง kubectl (ตั้งค่าในสภาพแวดล้อม Cloud Shell แล้ว) ส่วนที่เหลือของ Codelab ต้องใช้ไคลเอ็นต์ Kubernetes และเวอร์ชันเซิร์ฟเวอร์เป็น 1.2 ขึ้นไป kubectl version จะแสดงคําสั่งเวอร์ชันปัจจุบัน

7 ทําให้แอปของคุณใช้งานได้ใน Kubernetes

1. การใช้งาน Kubernetes จะสร้าง จัดการ และปรับขนาดอินสแตนซ์หลายรายการของแอปได้โดยใช้รูปภาพคอนเทนเนอร์ที่คุณสร้างขึ้น ทําให้อินสแตนซ์ของแอปใช้งานได้ 1 รายการด้วย Kubernetes โดยใช้คําสั่ง kubectl run

$ kubectl create deployment hello-java \
  --image=gcr.io/$GOOGLE_CLOUD_PROJECT/hello-java:v1

2. หากต้องการดูการทําให้ใช้งานได้ที่คุณสร้างขึ้น เพียงเรียกใช้คําสั่งต่อไปนี้

$ kubectl get deployments
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
hello-java   1         1         1            1           37s

3. หากต้องการดูอินสแตนซ์ของแอปที่สร้างโดยการทําให้ใช้งานได้ ให้เรียกใช้คําสั่งต่อไปนี้

$ kubectl get pods
NAME                         READY     STATUS    RESTARTS   AGE
hello-java-714049816-ztzrb   1/1       Running   0          57s

ณ จุดนี้ คุณควรเปิดคอนเทนเนอร์ไว้ภายใต้การควบคุมของ Kubernetes แต่คุณยังคงต้องทําให้คอนเทนเนอร์ดังกล่าวเข้าถึงได้ในโลกภายนอก

8 อนุญาตการรับส่งข้อมูลภายนอก

โดยค่าเริ่มต้น IP ภายในจะเข้าถึงพ็อดได้เท่านั้นภายในคลัสเตอร์ หากต้องการให้คอนเทนเนอร์ hello-java เข้าถึงได้จากภายนอกเครือข่ายเสมือนของ Kubernetes คุณต้องแสดงพ็อดเป็นบริการ Kubernetes

1. ใน Cloud Shell คุณจะเปิดใช้พ็อดไปยังอินเทอร์เน็ตสาธารณะด้วยคําสั่ง kubectl expose ร่วมกับแฟล็ก --type=LoadBalancer ได้ ต้องใช้แฟล็กสําหรับการสร้าง IP ที่เข้าถึงภายนอกได้

$ kubectl create service loadbalancer hello-java --tcp=8080:8080

แฟล็กที่ใช้ในคําสั่งจะระบุว่าคุณกําลังใช้ตัวจัดสรรภาระงานจากโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้อง โปรดทราบว่าคุณเปิดเผยการทําให้ใช้งานได้โดยตรง ไม่ใช่พ็อด การดําเนินการนี้จะทําให้บริการที่เป็นผลลัพธ์โหลดการรับส่งข้อมูลยอดคงเหลือในพ็อดทั้งหมดที่ได้รับการจัดการโดยการทําให้ใช้งานได้ (ในกรณีนี้จะมีเพียง 1 พ็อดเท่านั้น แต่คุณจะเพิ่มการจําลองเพิ่มเติมในภายหลัง)

Kubernetes Master จะสร้างตัวจัดสรรภาระงานและกฎการส่งต่อ Compute Engine ที่เกี่ยวข้อง สระว่ายน้ําเป้าหมาย และกฎไฟร์วอลล์ เพื่อทําให้เข้าถึงบริการได้จากภายนอก Google Cloud โดยสมบูรณ์

2. หากต้องการค้นหาที่อยู่ IP ที่เข้าถึงได้แบบสาธารณะของบริการ เพียงขอ kubectl เพื่อแสดงบริการคลัสเตอร์ทั้งหมด

$ kubectl get services
NAME         CLUSTER-IP     EXTERNAL-IP      PORT(S)    AGE
Hello-java   10.3.253.62    aaa.bbb.ccc.ddd  8080/TCP    1m
kubernetes   10.3.240.1     <none>           443/TCP    5m

หมายเหตุ: EXTERNAL-IP อาจใช้เวลาหลายนาทีกว่าจะใช้และมองเห็น หากไม่พบ EXTERNAL-IP โปรดรอ 2-3 นาทีแล้วลองอีกครั้ง

3. โปรดสังเกตว่ามีที่อยู่ IP สําหรับบริการของคุณ 2 รายการ ซึ่งทั้ง 2 รายการจะแสดงพอร์ต 8080 แท็บแรกคือที่อยู่ IP ภายในที่มองเห็นได้เฉพาะในระบบคลาวด์ส่วนตัวเสมือนเท่านั้น ส่วนอีกที่อยู่คือที่อยู่ IP ภายนอกที่มีภาระงาน ในตัวอย่างนี้ ที่อยู่ IP ภายนอกคือ aaa.bbb.ccc.ddd ตอนนี้คุณควรเข้าถึงบริการได้โดยชี้เบราว์เซอร์ไปที่ http://<EXTERNAL_IP>:8080

9 ปรับขนาดบริการ

ฟีเจอร์ที่มีประสิทธิภาพอย่างหนึ่งของ Kubernetes คือการปรับขนาดแอปให้ง่ายขึ้น สมมติว่าคุณต้องการความจุของแอปอย่างกะทันหัน เพียงบอกตัวควบคุมการจําลองให้จัดการตัวจําลองจํานวนใหม่สําหรับอินสแตนซ์ของแอป

$ kubectl scale deployment hello-java --replicas=3
deployment "hello-java" scaled

$ kubectl get deployment
NAME         DESIRED   CURRENT   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
hello-java   3         3         3            3           22m

สังเกตแนวทางการประกาศ แทนที่จะประกาศหรือหยุดอินสแตนซ์ใหม่ คุณต้องประกาศจํานวนอินสแตนซ์ที่ควรทํางานตลอดเวลา การวนซ้ําการปรับยอดของโปรโตคอลเพียงแค่ตรวจสอบว่าความเป็นจริงตรงกับสิ่งที่คุณขอและดําเนินการหากจําเป็น

10 เริ่มใช้การอัปเกรดกับบริการ

ในบางครั้ง แอปที่คุณทําให้ใช้งานได้ในเวอร์ชันที่ใช้งานจริงจะต้องมีการแก้ไขข้อบกพร่องหรือฟีเจอร์เพิ่มเติม Kubernetes ช่วยคุณทําให้เวอร์ชันใหม่ใช้งานได้จริงโดยไม่ส่งผลกระทบต่อผู้ใช้

1. เปิดตัวแก้ไขโค้ดโดยคลิกเปิดเครื่องมือแก้ไขในเมนู Cloud Shell
2. ไปที่ src/main/java/hello/HelloController.java และอัปเดตค่าของการตอบกลับ

package hello;

import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;

@RestController
public class HelloController {    
    @RequestMapping("/")
    public String index() {
        return "Greetings from Google Kubernetes Engine!";
    }
}

3. ใช้ Jib เพื่อสร้างและพุชอิมเมจคอนเทนเนอร์เวอร์ชันใหม่

$ ./mvnw -DskipTests package \
  com.google.cloud.tools:jib-maven-plugin:build \
  -Dimage=gcr.io/$GOOGLE_CLOUD_PROJECT/hello-java:v2

หมายเหตุ: การสร้างและพุชรูปภาพที่อัปเดตควรเร็วขึ้นมากเมื่อคุณใช้ประโยชน์จากการแคชอย่างเต็มที่

คุณก็พร้อมสําหรับ Kubernetes แล้วอัปเดตตัวควบคุมการจําลองเป็นแอปเวอร์ชันใหม่ได้อย่างราบรื่น

4. หากต้องการเปลี่ยนป้ายกํากับรูปภาพสําหรับคอนเทนเนอร์ที่ทํางานอยู่ คุณต้องแก้ไขการทําให้ hello-java ใช้งานได้และเปลี่ยนรูปภาพจาก gcr.io/PROJECT_ID/hello-java:v1 เป็น gcr.io/PROJECT_ID/hello-java:v2

5. คุณใช้คําสั่ง kubectl set image เพื่อขอให้ Kubernetes ทําให้แอปเวอร์ชันใหม่ใช้งานได้ในคลัสเตอร์ทั้งหมดพร้อมกันด้วยการอัปเดตทีละครั้ง

$ kubectl set image deployment/hello-java \
  hello-java=gcr.io/$GOOGLE_CLOUD_PROJECT/hello-java:v2

deployment "hello-java" image updated

หมายเหตุ: แม้ว่าจะเกิดปัญหาขึ้น แต่ผู้ใช้บริการอาจพบปัญหาต่างๆ หยุดชะงัก แต่ยังไม่มีการกําหนดค่าการตรวจสอบประสิทธิภาพการทํางาน นั่นคือการกําหนดค่าขั้นสูงขึ้นเล็กน้อยซึ่งอยู่นอกขอบเขตของ Codelab

6. ตรวจสอบ http://EXTERNAL_IP:8080 อีกครั้งเพื่อดูว่าแสดงผลการตอบกลับใหม่หรือไม่

11 ย้อนกลับ

อ๊ะ มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นกับแอปเวอร์ชันใหม่หรือเปล่า เวอร์ชันใหม่อาจมีข้อผิดพลาดและคุณต้องย้อนกลับอย่างรวดเร็ว เมื่อใช้ Kubernetes คุณสามารถย้อนกลับไปยังสถานะก่อนหน้าได้อย่างง่ายดาย ย้อนกลับแอปโดยการเรียกใช้คําสั่งต่อไปนี้

$ kubectl rollout undo deployment/hello-java

12 ยินดีด้วย

คุณได้เรียนรู้วิธีสร้างและทําให้เว็บแอปที่ใช้ Java ใหม่ใช้งานได้ใน Kubernetes บน GKE

ดูข้อมูลเพิ่มเติม

• Java ใน Google Cloud
• ตัวอย่างโค้ด Java
• Kubernetes ใน GKE - ข้อมูลเบื้องต้นถึงขั้นสูง